移动通信多普勒频移计算
移动通信多普勒频移计算
当移动终端在运动中，特别是在高速情况下通信时，移动终端和基站接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移，其计算公式下式所示：
其中：B为移动台移动方向和入射波方向的夹角；v是移动台运动速度；c为电
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磁波传播速度C=3x loKn/s ；f为载波频率。从上式可以看出：用户移动方向和电磁波传播的方向相同时，多普勒频移为正；完全垂直时，没有多普勒频移。在移动台远离基站方向移动时，频率为负；在移动台向基站方向移动时，频率升高下图展示了多普勒频移对移动通信系统的影响，其中fo是发射频率，fd为多普勒频移。从图中可以看出，在未加频偏校正的情况下，基站发送频率和接收(移动台发射的)频率和之间有2倍频偏。
图多普勒频移的影响
表1为典型情况下的最大多普勒频移(即假设0 =0)
v cos 0
移动通信原理课程设计-实验报告-
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计
1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：
1.1.3实验仿真 (1)实验框图 （2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。
图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。
《移动通信原理与应用》仿真实验报告格式 (2)
重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告 专业：通信工程专业10级 学号： 姓名： 实验所属课程：移动通信原理与应用 实验室(中心)：软件与通信实验中心 指导教师：李益才 2013年3月
一、题目 扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求（以下两种要求满足其中一种即可） 要求一：扩频通信系统的多用户数据传输 ①传输的数据随机产生，要求采用频带传输（DBPSK调制）； ②扩频码要求采用周期为63（或127）的m序列； ③仿真从基站发送数据到三个不同的用户，各不同用户分别进行数据接收； ④设计三种不同的功率延迟分布，从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落（路径数分别为2，3，4）； ⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。 要求二：利用蒙特卡罗仿真方法对扩频增益进行性能仿真 设计仿真方案，得到在数据传输过程中进行扩频（扩频序列用m序列）和不进行扩频的BER性能结论，要求得到的BER曲线较为平滑，并说明这种结论与理论上的结论是否相符，为什么？ 三、仿真方案详细设计 扩频通信的信号带宽与信息带宽之比则高达100～1000，属于宽带通信。信号的频带宽度与其脉冲宽度近似成反比;如果很窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号，这种很窄的脉冲码序列(其码速率是很高的)可作为扩频码序列。在扩频通信中接收端用与发送端完全相同的扩频码序列与收到的扩
频信号进行相关解扩，恢复所传信息。 DSSS: 直扩系统的特点主要有以下几个方面： (1) 具有较强的抗干扰能力。扩频系统通过相关接收，将干扰功率扩展到很宽的频带上去，使进入信号频带内的干扰功率大大降低，提高了解调器输入端的信干比，从而提高了系统的抗干扰能力，这种能力的大小与处理增益成正比。 (2) 具有很强的隐蔽性和抗侦察、抗窃听、抗测向的能力。扩频信号的谱密度很低，可使信号淹没在噪声之中，不易被敌方截获、侦察、测向和窃听。直扩系统可在-15～-10dB乃至更低的信噪比条件下工作。 (3)具有选址能力，可实现码分多址。扩频系统本来就是一种码分多址通信系统。用不同的码可以组成不同的网，组网能力强，其频谱利用率并不因占用的频带扩展而降低。采用多址通信后，频带利用率反而比单频单波系统的频带利用率高。 (4) 抗衰落，特别是抗频率选择性能好。直扩信号的频谱很宽，一小部分衰落对整个信号的影响不大。 5.抗多径干扰。直扩系统有较强的抗多径干扰的能力，多径信号到达接收端，由于利用了伪随机码的相关特性，只要多径时延超过伪随机码的一个切普(chip)，则通过相关处理后，可消除这种多径干扰的影响，甚至可以利用这些多径干扰
低轨道卫星移动通信系统方案
摘要 作为一种国家关键的基础通信设施，以及全球移动通信的有机组成部分，卫星移动通信系统在国家安全、紧急救援、互联网、远程教学、卫星电视广播以及个人移动通信等方面得到了广泛的应用。新一代宽带卫星通信系统可以提供个人电信业务、多信道广播、互联网的远程传送，是全球无缝个人通信、互联网空中高速通道的必要手段。近年来卫星通信新技术不断发展，特别是低轨道卫星移动通信系统受到了人们的广泛关注，其研究与应用已成为各国的战略发展重点。无线资源管理是低轨卫星移动通信系统研究中的一项重要内容，这主要是由于卫星系统的资源是非常昂贵的，因此如何合理而有效地管理并利用卫星系统的资源已成为关键。 通过对低轨道卫星无线通信信道的基本特点的研究，文章具体从无线信道的缺点进行分析，并进行了matlab仿真模拟，得出信号经过多径信道的幅频特性，多径信道对不同频率信号的衰减情况不同，即具有频率选择性，以及信号经过多径信道的衰减情况，以及码元间隔对传输信号的影响，信号的码元间隔必须远大于信号的时延差，才能尽量的减小码间干扰。 关键词：低轨卫星通信，信道，信道特性
Abstract As a national key infrastructure communication, as well as an organic part of the global mobile communications, Star mobile communication system in national security,emergency rescue, Internet, satellite TV broadcasting, remote teaching and personal mobile communication has been widely used in such aspects. A new generation of broadband satellite communication system can provide personal telecommunication business, multicasting, remote transmission, the Internet is a global seamless personal communications, high-speed Internet air passage means necessary. Satellite communication technology development in recent years, especially in low orbit satellite mobile communication system has received the widespread attention, its research and application has become a national strategic priorities. Wireless resource management is the study of Leo satellite mobile communication system is an important content, this is mainly due to the satellite system resources is very expensive, therefore how to reasonable and effective management and use of the resources of satellite system has become a key. Through the low orbit satellite studies the basic characteristics of wireless channel, the article specifically from wireless channel faults is analyzed, and the matlab simulation, it is concluded that the signal after a multipath channel amplitude frequency characteristics, multipath channel attenuation is different on different frequency signal, which has the frequency selectivity, as well as the attenuation of the signal through the multipath channel, and the influence of element spacing to transmission signal, the signal of the symbol interval must be greater than the signal delay is poor, can try to reduce intersymbol interference. KEY WORDS: LEO satellite， Channel，Channel characteristics
移动通信仿真实验
移动通信仿真实验报告 一、实验目的 通过仿真，加深对移动通信中电波传播的路径损耗和阴影衰落的理解； 通过仿真，掌握蜂窝网中频率复用、同频干扰等基本概念，加深对载波干扰比的理解； 二、实验原理 1.无线信道的衰落 无线信道的衰落通常分为大尺度衰落和小尺度衰落。 大尺度衰落是由移动通信信道路径上的固定障碍物（建筑物、山丘、树林等）的阴影引起的，衰减特性一般服从d?n律，其中n称为路径损耗指数，平均信号衰落和关于平均衰落的变化具有对数正态分布的特征。大尺度衰落主要影响到无线区的覆盖区域。 小尺度衰落由移动台运动和地点的变化而产生，主要特征是多径。多径产生时间扩散，引起符号间码间干扰；运动产生多普勒频移，引起信号随机调频。多径衰落严重影响信号传输质量，并且不可避免，只能采用抗衰落技术减少其影响。 1)阴影衰落 在无线信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其它物体对电波的遮挡。在测量过程中，不同位置遇到的建筑物遮挡情况不同，因此接收功率也不同，这样就会观察到衰落现象。由于这种原因造成的衰落也叫“阴影效应”或“阴影衰落”。在阴影衰落的情况下，移动台被建筑物所遮挡，它收到的信号是各种绕射，反射，散射波的合成。所以，在距基站距离相同的地方，由于阴影效应的不同，它们收到的信号功率有可能相差很大，理论和测试表明，阴影衰落一般表示为电波传播距离r的m次幂与表示阴影损耗的正态对数分量的乘积。移动用户和基站 间距离为r时，传播路径损耗和阴影衰落可以表示为 l r,ξ=r m×10ξ10 式中，ξ是由于阴影产生的对数损耗（单位为dB），ξ~N(0,σ)。当用dB表示时，上式变为 10lg l r,ξ=10m lg r+ξ 式中m称为路径损耗指数，实验数据表明m=4,σ=8 dB是合理的。
3G移动通信实验前3
3G移动通信实验 指导教师：章坚武 学生姓名：周云杰 学生学号： 12081437 实验日期： 2015/3、4
n B 实验一 话务量呼损率计算机仿真 【实验目的】 ? 加深话务量和呼损率概念的理解； ? 能够使用C 语言（或者Matlab ）计算话务量和呼损率之间的关系； 【实验内容】 ? 使用C 语言（或者Matlab ）仿真话务量、呼损率和信道数之间的数值关系； ? 分析话务量和呼损率之间的关系； 【实验设备】 ? 一台PC 机 【实验步骤】 1. 采用话务量、呼损率和信道数之间解析表达式计算出不同信道数和不同话务量条件下的呼损率，画出三维图。（可以使用Matlab 三维绘图语句Mesh ） 2. 分析话务量、呼损率和信道数之间的关系。 【实验结果】 clc; clear all; A=1:0.5:60; n=1:50; for i=1:length(A) for j=1:length(n) temp(i,j)=A(i)^n(j)/factorial(n(j)); sum(i,j)=1; for k=1:n(j) end end end B=temp./sum; mesh(n,A,B); xlabel('n'); ylabel('A'); zlabel('B'); 由图可得结论：当话务量不变，呼损率随着信道数增加而降低；当信道数不变时，呼损率随着话务量增加而增加。
实验二Okumura-Hata方法计算机仿真 一、实验目的 1、加深对奥村模型的理解； 2、能够使用C语言（或者Matlab）利用Okumura-Hata方法计算基本传输损耗； 二、实验内容 1、使用C语言（或者Matlab）利用Okumura-Hata方法计算基本传输损耗； 2、分析Okumura-Hata方法的误差； 三、实验步骤 1、采用Okumura-Hata方法分别计算大城市市区地区准平滑地形、郊区和开阔区，基站 天线高度是200米，手机天线高度是3米情况下，不同传播距离和不同载波频率条件下的传播损耗中值。画出相应的曲线。 2、将计算结果和通过奥村模型实测测得的结果进行比较，验证计算结果的正确性。 3、分析Okumura-Hata方法在何距离以及何频率范围内存在较大的误差。 四、实验结果 clear all; close all; clc; hb=200; hm=3; lb1=0; lb2=0; lb3=0; lb4=0; for d=[1 2 5 10 30 50 60 80 100] f1=100:0.1:300; f2=300:0.1:3000; lb11=69.55+26.16*log10(f1)-13.82*log10(hb)-(8.29*(log10(1.54*hm).^2)-1.1)+((44. 9-6.55*log10(hb))*log10(d)); lb12=69.55+26.16*log10(f2)-13.82*log10(hb)-(3.2*(log10(11.75*hm).^2)-4.97)+((44 .9-6.55*log10(hb))*log10(d)); lb21=lb11-2*(log10(f1/28)).^2-5.4; lb22=lb12-2*(log10(f2/28)).^2-5.4; lb31=lb11-4.78*(log10(f1)).^2+18.33*log(f1)-40.98; lb32=lb12-4.78*(log10(f2)).^2+18.33*log(f2)-40.98; f=[f1 f2]; lb1=[lb11 lb12];
城市环境下低轨道卫星信道模型及Rake接收
城市环境下低轨道卫星信道模型及Rake接收 摘要: 对城市环境城市环境下低轨道卫星低轨道卫星的信道进行了研究和建模，并对城市环境下低轨卫星地面终端采用Rake接收的性能进行了研究。关键词：低轨道卫星; CDMA; Rake; 多径多径衰落 低轨道卫星信道高度低，重量轻，研发周期短，研发成本低，组成星座系统可以实现全球任何人、任何时间、任何地点的通信，因此，低轨道卫星移动通信系统近年来已成为全球卫星通信领域的研究热点。然而，由于低轨道卫星存在较大的多普勒频移，在复杂的地面接收环境下，卫星信号会受到建筑物和树木遮挡，其信道又具有时变和衰落的特性，尤其在城市环境下，终端所接收到的信号常常没有直视分量，进入接收机的主要是多径信号。为了在如此恶劣的信道环境下实现有效的通信，采用扩频通信体制是一种可以有效抵抗衰落和干扰的方法，全球星(GlobalStar)、铱星等卫星系统的成功充分证实了这一点。在复杂的地形环境下，由于电波在传播时会遇到各种物体的反射、散射、绕射等作用，到达接收天线的信号是由幅度和相位各不相同的路径分量组成的，此时的合成信号起伏很大，称为多径衰落信号。因此对城市环境下低轨卫星信道特性进行研究和建模，是低轨卫星通信系统设计中必须考虑的重要方面。在扩频通信体制下，克服这种多径衰落的有效办法是采用Rake接收机对多径信号进行分集接收，并根据每条多径信号的信噪比按相应的权重合并起来，获得分集增益，以对抗多径衰落的影响。本文讨论了城市环境下低轨道卫星信道的特点并给出了信道模型，对Rake接收技术和性能进行了分析和仿真。1 低轨道卫星移动通信信道特性对于低轨道卫星信道特性和建模的研究，必须建立在大量的实验数据基础上，美国、日本和欧洲已对卫星信道进行了大规模测量，取得了卫星移动信道下信号传播的实际数据，为卫星通信系统的建立和运营打下了基础。目前，国内外常用的研究低轨道卫星移动通信信道特性的模型有：C.LOO模型、Corazza模型和Lutz模型三种概率分布模型。此三种模型把低轨卫星信道信号所受到的衰落分为三种：莱斯衰落、瑞利衰落和对数正态高斯衰落。在低轨道卫星移动通信系统中，卫星地面通信接收终端所处的环境较为复杂，对于不同的接收环境，低轨道卫星移动通信信道各有不同的特点。根据卫星地面终端所处的环境，将低轨道卫星移动传输环境分为三类：(1) 开阔地地区：接收信号由直视信号分量和反射多径信号分量(由镜反射和漫反射造成)组成，且直视信号不受遮蔽和阻挡，此时的接收信号包络服从莱斯分布；(2) 农村和城郊地区：接收信号存在直视分量，且直视信号被部分阻挡，存在阴影遮蔽效应，此时，受阴影遮蔽效应影响的直视信号包络服从对数正态高斯分布；(3) 城市地区：分为“好状态”和“坏状态”。“好状态”时，用户相对卫星的仰角较高，接收信号存在直视信号分量，并且直视信号不被遮挡，属于莱斯衰落信道衰落信道；“坏状态”时，用户相对卫星的仰角较低，直视信号被完全阻挡，接收信号不存在直视信号分量，此时的接收信号只有多径信号分量组成，属于瑞利衰落信道。下面重点对城市环境下的低轨道卫星信道做建模分析：① “好状态”情况:在“好状态”情况下，地面接收信号存在直视信号分量，图1给出了城市环境“好状态”情况下低轨卫星地面终端接收情景模型[1]。 ，在“好状态”时，卫星到地面接收机的信号由直视分量和反射分量组成。直视路径和反射路径的路径差Δr=rd+rS-rLOS,其中，rd=r′+r′′，因此，反射信号相对直视信号的延时为：Δt=c·Δr，其中c为光速，利用下列公式：以及等式γ-ε+α=0和r′′=rLOS·cos(γ)可以得到下式：由于γ很小，反射源靠近接收机，并且接收机和反射源之间的距离可近似为：rS=h/sin(α)≈h/sin(ε)，则接收机端接收到的可解析路径数可由主径和次径时间差除以码片码片周期Tc求得，即：将Δr代入(6)式，则
多普勒频移
多普勒频移 当移动台以恒定的速率沿某一方向移动时，由于传播路程差的原因，会造成相位和频率的变化，通常将这种变化称为多普勒频移。 多普勒效应造成的发射和接收的频率之差称为多普勒频移。它揭示了波的属性在运动中发生变化的规律。 英文名称:Doppler Shift ，多普勒效应是为纪念克里斯琴·多普勒·约翰(Doppler, Christian Johann)而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。主要内容为:物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移blue shift)。多普勒频移，当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移red shift)。 定义 主要内容为:物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移blue shift)。多普勒频移，当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移red shift)。 概述 多普勒频移，当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移red shift)。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红(蓝)移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度 当火车迎面驶来时，鸣笛声的波长被压缩，频率变高，因而声音听起来尖利刺耳。当火车远离时，声音波长就被拉长，频率变低，从而使得声音听起来减缓且低沉。 这种现象也存在于其他类型的波中，例如光波和电磁波。科学家们观察发现，从外太空而来的光波，其频率在不断变低，既向频率较低的红色波段靠拢，这是光波遵从多普勒效应从而引起多普勒频移的例证。对于电磁波，高度运动的物体上(例如高铁)进行无线通信，会出现信号质量下降等现象，就是电磁波存在多普勒频移现象的实例。 多普勒频移导致无线通信中发射和接收的频率不一致，从而使得加载在频率上的信号无法正确接收，甚至无法接收到。 发生原因 把声波视为有规律间隔发射的脉冲，可以想象若你每走一步，便发射了一个脉冲，那么在你每走一步时，面前的声源发出的脉冲相对于你的传播距离比你站立不动时近了一步，而在你后面的声源则比原来不动时远了一步。或者说，在你之前的脉冲频率比平常变高，而在你之后的脉冲频率比平常变低了。 所谓多普勒效应就是当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率与发射频率之差称为多普勒频移。声音的传播也存在多普勒效应，当声源与接收体之间有相对运动时，接收体接收的声波频率f'与声源频率f存在多普勒频移Δf(doppler shift)即
低轨卫星定轨综述
低轨卫星定轨综述 摘要： 本文首先介绍了卫星轨道的分类标准，随后简述了星载GPS低轨卫星定位系统的体系结构以及星载GPS定轨研究进展。最后重点分析了星载GPS低轨卫星的几种定轨方法 关键词： 低轨卫星定轨GPS接收机几何法运动法约化动力法 卫星运行轨道的分类标准 人造卫星的运行轨道按形状分类可以分为椭圆轨道和圆轨道： 椭圆轨道：偏心率不等于0的卫星轨道，卫星在轨道上做非匀速运动，适合高纬度地区通信。圆轨道：具有相对恒定的运动速度，可以提供较均匀的覆盖特性，适合均匀覆盖的卫星系统 按倾角（卫星轨道平面与赤道平面的夹角，称为卫星轨道平面的倾角） 赤道轨道。i=0?，轨道面与赤道面重合；静止通信卫星就位于此轨道平面内。 极地轨道。i=90?，轨道面穿过地球南北极。 倾斜轨道。轨道面倾斜于赤道。根据卫星运动方向和地球自转方向的差别分为顺行倾斜轨道，0?< i<90? 逆行倾斜轨道，90?< i<180?
图1 按高度分类 根据卫星运行轨道距离地面的高度h，可分为 低轨道(LEO)：500
实时卫星位置解算和多普勒频移计算
实验01 实时卫星位置解算和多普勒频移计算 一、目的 1．理解实时卫星位置解算在GPS 接收机导航位置解算过程中的作用及完成卫星位置解算所需的条件。 2．了解卫星导航电文的格式、主要内容及各部分作用。了解星历的内容、周期。 3．了解多普勒频移产生的原因、作用及根据已知条件预测多普勒频移的方法。 二、内容 运行NewStar150 程序，获取可视卫星的实时导航数据（包括 GPS 时间、各卫星的星历等），分析星历的构成、周期，根据卫星的星历，推算出该卫星在 11 小时58 分后的ECEF 坐标系下的大致位置，验证卫星的额定轨道周期。根据实验数据编程求解多普勒频移。 三、知识准备 GPS 实时卫星位置解算方法，导航电文的格式和主要内容，星历表的构成。多普勒频移计算方法。 四、实习过程 1．运行NewStar150 程序，如图 1 所示获取当前可视卫星的星历信息，并作记录； 2．分析星历的构成和周期； 3．如图2 所示，选择GPS 时刻和卫星号，在“卫星位置信息”列表框中会出现所选卫星在所选的GPS 时刻对应的仰角、ECEF 坐标系下的三维坐标、所选时刻加一秒和加两秒后的GPS 时间所对应的ECEF 坐标系下的三维坐标以及接收机在ECEF 坐标系下的初始位置坐标，根据这些数据求解多普勒频移； 4．根据卫星在所选GPS 时间发送的星历推算出这颗卫星在 11 小时58 分后的ECEF 坐标系下的大致位置，验证卫星的额定轨道周期；
实验02 GPS接收机单点定位实验 一、目的 1．掌握GPS 接收机单点定位原理； 2．理解将接收机和卫星钟差作为一个参量进行定位解算的原因和目的； 3．理解钟差对于多普勒频移求解产生的影响； 4．能够根据实验数据编写单点定位解算的相关程序。 二、内容 运行NewStar150 程序，同时观测4 颗可视卫星的实时导航数据（包括GPS 时间、各卫星的星历等），实时传输误差、伪距等，建立接收机位置解算方程，解出接收机位置和钟差。 三、资料准备 GPS 接收机位置解算方法，接收机和卫星钟差产生的原因、对信号搜索和定位精度的的影响。 四、实习过程
移动通信技术本专科 16学时 实验1-8 matlab仿真
实验一Matlab/Simulink通信仿真应用 一、实验目的 1、熟悉Simulink的使用界面和常用工具箱。 2、能用Simulink进行简单的仿真实验。 3、培养学生独立思考，发现问题和解决问题的能力 二、实验仪器与软件 1、PC机1台 2、MATLAB7.0环境 三、实验原理 Simulink是MATLAB中的一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真和仿真结果分析的软件包。使用Simulink可以更加方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统级仿真，使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。 1.使用Simulink进行建d模和仿真的过程 启动MATLAB之后，在命令窗口中输入命令“Simulink”或单击MATLAB工具栏上的Simulink图标，打开 Simulink 模块库窗口。字母大小写不区分。 在Simulink模块库窗口中单击菜单项“File | New | Model”，就可以新建一个Simulink模型文件。 利用鼠标单击Simulink基础库中的子库，选取传递函数模块，将它拖动到新建模型窗口中的适当位置。如果需要对模型模块进行参数设置和修改，只需选中模型文件中的相应模块，单击鼠标右键，弹出快捷菜单，从中选取相应参数进行修改。 Sources子库为激励信号源， Sinks子库为输出模块。用鼠标可将各个模块连接起来。模块外部的大于符号“>”分别表示信号的输入输出节点。 2.MATLAB软件中通信工具箱 双击MATLAB指令窗上面的Simulink 工具条，再双击Communications Blockset。它们包括了通信系统中所需要的功能（模块）： Comm Sources（信源）、 Source Cording（信源编码）、 Error Detection and Correction （检错与纠错）、 Modulation（调制）、 Channels （传输信道）、 Interleaving（交织）、 Comm Sink（信宿）、 RF Impairments（射频损耗）、Syncronization（同步）等。 3、创建一个简单的模型大致有以下三个步骤： 1）建立模型窗口并保存为以.mdl为后缀的模型文件； 2）将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口，进行参数设置； 3）连接模块，从而构成需要的系统模型。 4）进行仿真操作 ◆设置仿真参数 Simulink模块编辑窗口菜单栏： Simulation /Simulation Parameters ◆启动仿真 启动方式： (1) Simulink模块编辑窗口菜单栏“ Simulation /Start” (2)单击工具栏上的Simulink图标 ◆仿真结果分析
卫星通信中多普勒频移的快速捕获.
第7期2003年7月 电子学报 ACTAELECTRONICASINICAVol.31No.7 July2003 卫星通信中多普勒频移的快速捕获 黄振1,陆建华1,杨士中2 (1.清华大学电子工程系,北京100084;2.重庆大学通信工程学院,重庆400044) 摘要:本文提出了一种适用于低轨卫星扩频通信系统的多普勒频移快捕方法.该方法基于数字匹配滤波器及 自动频率控制环路,利用数字匹配滤波器的PN码快捕特性及其输出主相关峰值对频偏的敏感性,缩短多普勒频移的捕获时间.论文首先推导了多普勒频移的平均捕获时间表达式,然后根据数值分析结果得到了准最佳捕获判决策略,最后通过比较验证了该快捕方法相对于传统串行捕获方法在性能上的提高. 关键词:卫星通信;数字匹配滤波器;自动频率控制环路;多普勒频移捕获中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:037222112(2003)0721052205 RapidAcquisitionofDopplerShiftinSatelliteCommunications HUANGZhen1,LUJian2hua122 (1.DepartmentofElectronicEngineering,Tsinghua,; 2.SchoolofCommunications,,) Abstract: InisproposedforaLEOsatellitespread2spectrumcommuni2cationsfilter(DMF)andautomat icfrequencycontrol(AFC)loop,twocharacteristicsoftheDMFareacquisitiontime(MAT)of Dopplershift,namely,therapidacquisitionpropertyofPNcodeandahighsensitivitymaximu mcorrelationvaluetofrequencyoffset.AnexpressionoftheMATisderived,andasuboptimald ecisionofacquisitionisgivenoutfromnumericalresults.Finally,theperformanceofthepropos edacquisitionschemeiscomparedwiththetradi2tionalserialscheme,showingasignificantim provementachieved.
移动通信实验报告.
序号（学号）：178840056 沈阳农业大学学生实验报告书 实验类别移动通信实验 学院信息工程学院 专业通信工程 班级13级电信二班 姓名恽星彤 指导教师张大鹏老师 2015 年12 月10 日
实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 一、实验目的 1．掌握二相BPSK调制的工作原理。 2．掌握利用MATLAB进行误比特率测试BER的方法。 3．掌握AWGN信道中BPSK调制系统的BER仿真计算方法。 二、实验原理 1. 仿真概述及原理 在数字领域进行的最多的仿真任务是进行调制解调器的误比特率测试，在相同的条件下进行比较的话，接收器的误比特率性能是一个十分重要的指标。误比特率的测试需要一个发送器、一个接收器和一条信道。首先需要产生一个长的随机比特序列作为发送器的输入，发送器将这些比特调制成某种形式的信号以便传送到仿真信道，我们在传输信道上加上一定的可调制噪声，这些噪声信号会变成接收器的输入，接收器解调信号然后恢复比特序列，最后比较接收到的比特和传送的比特并计算错误。 误比特率性能常能描述成二维图像。纵坐标是归一化的信噪比，即每个比特的能量除以噪声的单边功率谱密度，单位为分贝。横坐标为误比特率，没有量纲。 2. 仿真过程及计算 ①运行发生器：通过发送器将伪随机序列变成数字化的调制信号。
②设定信噪比：假定SNR为m dB,则Eb/N0=10^(m/10),用MATLAB假 设SNR单位为分贝。 ③确定Eb。 ④计算N0。 ⑤计算噪声的方差σn。 ⑥产生噪声：因为噪声具有零均值，所以其功率和方差相等。我们产 生一个和信号长度相同的噪声向量，且该向量方差为σn。 ⑦加上噪声，运行接收器。 ⑧确定时间延迟。 ⑨产生误差向量。 ⑩统计错误比特：误差向量“err”中的每一个非零元素对应着一个错误的比特。 最后计算误比特率BER：每运行一次误比特率仿真，就需要传输和接收固定数量的比特，然后确定接收到的比特中有多少错误的。使用MATLAB计算BER: ber=te/length(tx)。 三、实验结果 MATLAB仿真程序如下： % Simulation of BPSK AWGN Max_SNR=10; N_trials=1000; N=200; Eb=1; ber_m=0; for trial=1:1:N_trials; trial
移动通信仿真实验MATLAB仿真
2012级移动通信仿真实验 ——1234567 通信S 班 一、实验目的： （1）通过利用语言编程学会解决移动通信中基本理论知识的实验分析和验证方法； （2）巩固和加深对移动通信基本理论知识的理解，增强分析问题、查阅资料、创新等各方面能力。 二、实验要求： （1）熟练掌握本实验涉及到的相关知识和相关概念，做到原理清晰，明了； （2）仿真程序设计合理、能够正确运行； （3）按照要求撰写实验报告（基本原理、仿真设计、仿真代码（m 文件）、仿真图形、结果分析和实验心得） 三、 实验内容： 1、分集技术在衰落信道下的误码率分析 内容要求： 1）给出不同调制方式（任选3种，4/8/16）在和衰落环境下的误码率性能比较，分析这些调制方式的优缺点； 2） 给出衰落信道下在不同合并方式（）和不同路径（1/2/3）时的性能比较，分析合并方式的优缺点； 3）给出在和衰落信道下1条径和2条径合并时理论值和蒙特卡洛仿真的比较。 3、直接扩频技术在衰落信道下的误码率分析 内容要求： 1）序列、序列和正交序列在信道下的误码率分析； 2）序列、序列和正交序列在信道下的误码率分析； 3）序列在和信道下的误码率分析； 4）序列信道下不同调制方式（4/8/16）时的误码率分析。 四、实验数据 1、基于中的误码性能研究 （ ）即双相频移键控，是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。本实验将简要介绍调制方式的特点，调制解调方法，以及在中在信道中的误码性能。 （1）调制原理 二进制相移键控（）是利用载波的相位的变换来传递信息，而振幅和频率保持不变，的时域表达式为： ) 2cos()()(Φ+=t f t g A t u c T m π = Φn 0（发送“0”时）或1（发送“1”时） 改写之后为 t f t g A t u c T m π2cos )()(=或 t f t g A c T π2cos )(-
多普勒频移
多普勒频移 英文名称：Doppler Effect ，多普勒效应是为纪念克里斯琴·多普勒·约翰（Doppler, Christian Johann）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。主要内容为：物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）。 物理现象 概述 多普勒效应示意图 多普勒频移，当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度 发生原因 1842年奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家。一天，他正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驰过，他发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象。这就是频移现象。因为，声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化。当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大，改变就越显著，后人把它称为“多普勒效应”。
把声波视为有规律间隔发射的脉冲，可以想象若你每走一步，便发射了一个脉冲，那么在你每走一步时，面前的声源发出的脉冲相对于你的传播距离比你站立不动时近了一步，而在你后面的声源则比原来不动时远了一步。或者说，在你之前的脉冲频率比平常变高，而在你之后的脉冲频率比平常变低了。 所谓多普勒效应就是当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率与发射频率之差称为多普勒频移。声音的传播也存在多普勒效应，当声源与接收体之间有相对运动时，接收体接收的声波频率f'与声源频率f存在多普勒频移Δf(doppler shift)即 Δf=f'-f 当接收体与声源相互靠近时，接收频率f'大于发射频率f即：Δf>0 当接收体与声源相互远离时，接收频率f'小于发射频率即：Δf<0 可以证明若接收体与声源相互靠近或相互远离的速度为v，声速为c，则接收体接收声波的多普勒频率为： f'= f·(c+-v1)/(c-+v2) 括号中分子和分母的加、减运算分别为“接近”和“远离”之意。 2应用实例 多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波形，包括光波。科学家Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发现远处银河系的光线频率在变低，即移向光谱的红端。这就是红色多普勒频移，或称红移。若银河系正移向蓝端，光线就成为蓝移。 在卫星移动通信中，当飞机移向卫星时，频率变高，远离卫星时，频率变低，而且由于飞机的速度十分快，所以我们在卫星移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。另外一方面，由于非静止卫星本身也具有很高的速度，所以现在主要用静止卫星与飞机进行通信，同时为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了卫星移动通信的复杂性。 声波的多普勒效应也可以用于医学的诊断，也就是我们平常说的彩超。彩超简单的说就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒，首先说说超声频移诊断法，即D超，此法应用多普勒效应原理，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率有所
通信原理实验报告
通信原理实验报告
1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数： 信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒， 相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设 置如下图所示： 1.1.3实验作业 1)根据信道参数，计算信道相干带宽和相干时间。 fm=200; t=[0 4e-06 8e-06 1.2e-05];
p=[10^0 10^-0.3 10^-0.6 10^-0.9]; t2=t.^2; E1=sum(p.*t2)/sum(p); E2=sum(p.*t)/sum(p); rms=sqrt(E1-E2.^2); B=1/(2*pi*rms) T=1/fm 2)设置较长的仿真时间（例如10秒），运行链路，在运行过程中，观察并 分析瑞利信道输出的信道特征图（观察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截图来分析） Impulse Response(IR) 从冲击响应可以看出，该信道有四条不同时延的路径。多径信道产生随机衰落，信道冲击响应幅值随机起伏变化。可以看出，该信道的冲激响应
高动态环境下多普勒频移的估计
姓名：张玉宣学号：2014020175 班级：研1405 综述： 在高动态环境下，由于发送端与接收端之间存在较大的径向速度，使接收端接收信号存在较大的多普勒频移，高达几十kHz 甚至几百kHz。较大的多普勒频移一直制约着通信技术的发展。如何在高动态环境下实现高效、准确的多普勒频移估计，是现代移动通信研究的一个热点问题，也是本文研究的主要目标。多普勒频移估计的准确性直接影响接收机的性能，对多普勒频移的补偿有利于系统性能的提高。 本文首先介绍了无线信道的特性，着重分析信道的多普勒效应。其次，在高动态环境下，分析了多普勒频移对通信信号的影响，主要包括匹配滤波器输出信噪比和差分相位调制信号的解调。然后，研究了多普勒频移估计理论，针对高动态两种环境展开讨论。最后，重点研究了基于卡尔曼滤波估计算法(EKF)的多普勒频移估计。
第一章无线信道的特性 1.1 无线信道基本特征 为了更好的研究和阐述无线信道的特性，首先整体介绍下影响无线通信信道特性的基本情况：直射发射、多径传播、阴影衰落及多普勒频移等。 1) 直射发射，当卫星或飞行器与地面终端之间的无线信道上不存在任何障碍物，从发送端沿着直线路径（即视距传播路径）到达接收端。在无线通信中，当卫星或飞行器与地面终端之间存在着视距传播路径时，接收信号中就含有直射信号分量。 2) 多径传播，从发送端发出的电波信号在传播过程中，由于信道中诸如建筑物、地表等物体反射，就会构成了一个消耗信号能量的环境，导致信号幅度、时间和相位的变化。这些因素会使发送信号到达接收端时形成了在时间、空间上相互叠加的多个无线电波。不同多径成分具有不同的相位和幅度引起了信号能量波动，导致幅度衰落、波形失真等现象。多径传播会使信号到达接收端时间的延长，造成由于码间干扰而引起的信号模糊。 3) 阴影衰落，当信号电波在传播路径上受到起伏地形、建筑物、植被等障碍物的阻挡以及宇宙辐射、大气粒子的影响会使信号电波产生衰耗，从而造成接收信号电平的衰减。通信终端在通信过程中经过不同的障碍物的阴影时，信号电平会产生不同程度的损耗，使得接收端信号的幅度在一定的范围内起伏变化，这就产生了阴影衰落，这是